“一体两翼”制图课程体系的研究与实践

骆华锋

(青岛科技大学机电工程学院，山东 青岛 266061)

“一体两翼”制图课程体系的研究与实践

骆华锋

(青岛科技大学机电工程学院，山东 青岛 266061)

基于实践能力培养的现代制图课程体系是以理论指导实践，在实践中深化理论为指导思想而提出的。在借鉴国内外制图课程改革基础上，提出制图教学“一体两翼”的构思。即以理论学习为“体”，计算机虚拟模拟实践和实地实践为“两翼”。以制图课程“培养学生实践能力”为教学改革目标，提出新的教学体系。实践证明，基于实践能力培养的现代制图课程体系既有效地锻炼学生的实践能力和科研能力，又能提高学生自主学习能力和创新能力。

现代制图课程；课程体系；实践能力；自主学习

从哲学角度解释“实践”即为“做”。人类活动分为认识活动和实践活动。认识活动即“知”，是人们对事物的学习和了解过程；实践活动即“做”，是人们对客观世界改造的活动。

学习来源于实践，而最终回归于实践。现代教育家陶行知先生曾提出 “教学做合一”的基本原则，“教”是教师的实践；“学”是学生的学习；“做”是学生的实践[1-2]。耶鲁大学校长雷文指出，通过基础性的研究创造，绝不是大学为社会做出的唯一重要贡献。通过对学生能力的培养使其将来更好地为社会服务是与学术研究同等重要的贡献。高等教育应积极引导每个受教者充分认识到社会

实践的重要性和必要性，且应花大力气在学生实践能力的培养环节[2]。制图课作为工科类院校一门必修的技术性基础课，一般在大学一、二年级开设。因此，该课程承担着对大学生实践能力培养的重任。

1 国内外制图课程在实践能力培养教研方面现况

工业发达国家的制图课程加强了对学生实践能力和创新思维能力的培养。课程设置减少了理论学时，增加了实验和实践环节的学时。引导学生逐渐成为课堂的主体，鼓励学生敢于提出问题，并且通过思考和实践去解决问题[3-5]。例如，路易斯安那州立大学在制图教学中引入角色扮演、脑力风暴和问题解决方法学，提高了学生设计创新产品的能力；在加州大学圣迭哥分校，注重培养学生解决实际工程问题的能力和动手能力，实践教学和课堂教学紧密结合，课堂教学内容围绕实践教学项目逐步展开[6-7]。

国内一些高校也在积极地开展将某些实践环节引入制图课程的研究和探索。清华大学运用计算机构形设计功能进行虚拟实践教学；江南大学提出的动态思维方法以培养学生空间构思、工程设计和创新能力。但就如何利用现有学校资源与专业顺利接轨等还没有一套综合的设计方案和体系，有待于进一步的探索。

2 “基于实践能力培养”的教学目标

2.1 我国学生现阶段状况

在各学习阶段，理论学习和实践学习两者相比，我国学生更重视的是理论的学习。在安排教学实践时，其设置也往往是从课程知识掌握的训练为目的。教学实验仅局限于实验操作技术的掌握，缺乏对学生实验思路、实验设计、实验技术、观察能力、分析与表达力及创新能力的综合训练与培养[8]。所以，培养出来的大部分学生实践能力比较差，而具有创新意识和能力的学生更是凤毛麟角。

2.2 “一体两翼”的教学实践改革目标

基于我国传统的教学理念导致的工程人才实践能力比较缺乏的问题，借鉴美国工程教育广受认可的“回归工程”，即在强调工程科学教育的基础上，加强对工程专业学生实践能力的锻炼培养[8]。本文提出了“一体两翼”的教学改革目标。即：以制图课程传统的基本理论为“体”，运用强大功能的绘图软件和实训基地的参观加强对“体”的认识和掌握，以及运用设计软件和实践操作进行“任务驱动”，以进行实践、创新能力的培养为“两翼”。鼓励和带动学生参加各种相关专业的学术和科研活动，让学生从进入大学就对所学专业有所了解，并对未来的职业有所规划，以便在以后的学习中更主动、有目标地去学习，从而培养学生学以致用的意识和解决实际问题的能力。

同时，为了适应实践教学目标的改革举措，还需要制定出一套与之相适应的教学计划、教学方案、考核方案，编写教材和教学课件以及对于教师相关能力的培养，协调相关实践部分的计划安排。

3 基于“一体两翼”的教学改革实践

3.1 教学改革体系构建

“一体两翼”现代制图课程的宗旨是将实践环节有机地融入到制图的理论学习过程中，帮助学生增强空间构思能力，激发学习兴趣，培养参与意识和科研创新能力。而这些能力是分阶段且递进形成的。在学习过程中，将会分阶段进行各种实践环节的训练，如引入计算机绘图和设计功能的学习、实训基地的观摩和实践、参与大学生创新比赛以及与相关企业进行合作进行旧设备改造和新产品设计等。以机械类学生为例，现代制图课程新的教学体系构建如图1所示。

“一体两翼”的现代制图课程体系由制图基础学习、通用形体练习以及专业应用训练三大部分构成，每一个部分又由若干个小的方面组成。制图基础学习和通用形体练习这两个部分的知识点对于所有开设本课程的工科类学生都是基本一致的，专业应用训练部分的内容需结合学生所学专业来设计，这样的安排针对性强，有助于学生在入学初期对所学专业有一个初步的认识和了解。为了更好的将实践运用于制图课程并节约学时，建议将认识实习和制图课穿插在一起安排。递进式的构建模式符合学生学习知识的节奏，有助于学生对于所学知识的掌握。所以，在每个大的部分都安排有相应的实践环节(图1中黑体字部分)，这样，可以进一步帮助学生去理解和运用所学的知识。理论指导实践，并通过实践归纳出理论，两者相互渗透，帮助学生在掌握理论知识的同时，锻炼了学生的实践能力，从而激发学生的创新意识。

图1 “一体两翼”的现代制图课程的教学体系

3.2 实践环节的设计

目前，我校机械类学生制图课程分别安排在大学一年级的上下两个学期，共计112学时。上学期为56学时，包括制图基础知识和通用形体两部分，以理论讲授为主，实践实验环节为辅。其中，计算机二维绘图、三维实体造型和尺规绘制白图3方面的实践实验环节为18学时。下学期为56学时，讲授专业应用训练，以实践实验为主，理论教学为辅。计算机辅助设计、实训基地实践、专业零部件设计、专业实践训练和尺规绘制白图 5个方面的实践实验环节为40学时。表1为两个学期实践环节教学计划安排。

表1 制图课程实践环节教学计划表

3.3 具体实施

机械类制图课程在第一学期的学习任务是理论基础的学习和掌握，其实践环节的安排主要是为了培养学生空间构思能力和创新意识，期末考核实践成绩占 20%。第二学期则是与实际紧密相连的理论知识的应用，需结合所学专业，进行相关专业知识的渗透，奠定一定的科研基础。因此，实践环节就显得尤为重要，期末考核实践成绩占

60%。

考虑到上述原因，在实践环节过程中，通常采用“项目驱动”的实验方式进行开展。具体实施方法如下：

(1) 根据所学内容，提出任务。教师根据所学章节的重点和难点，设计出具体的项目。先验证，再探索，后结论。首先实践老师上课所讲案例，验证所归纳的结论；然后有针对性地提出各种假设来改变已知条件，去探索各种实验结果；最后有理有据地得出结论。例如在第一学期学习“平面立体截交线”时，老师会由浅入深地列举一些常见的平面几何体，如：六棱柱、三棱锥等被一个平面截切，然后逐渐被多个平面截切的实例，得出结论：平面立体的截交线为平面多边形，多边形的边数取决与立体本身及截平面与立体的相对位置。实践课上，老师提出实验任务：①熟练SolidWorks实体建模；②完成上课案例；③自主设计条件，找出确定截交线边数的规律。学生们在课上，充满着对未知的好奇与热情，积极主动地进行各种实验和尝试(图2为学生对六棱柱进行切割的实验作品)。最后得出结论：截平面和几个面相交，平面立体的截交线就是几边形，而且发现，游戏的同时完成了学习任务，锻炼了自主学习的能力，提高了空间构思和想象力，同时也培养了学生的创新能力和科研兴趣。

(2) 指导学生，分组完成。当涉及项目有些难度或比较复杂时，需分组完成。例如零件图部分，需分解成实物模型建立、视图的表达方案、尺寸标注方案以及技术要求 4个小组，每个小组根据项目的需要进行人数的确定，通常为 5人左右。在完成过程中遇到问题时，给予学生相应地引导，实施方法的建议，而不要完全地解答。鼓励学生利用学校图书馆、电子阅览室、CAD中心等公共资源，去找出解决问题的方法，使学生在今后遇到问题时，懂得如何去解决。同时，这样的实践交点的来源为截平面与棱线、边线的交点及相交截平面交线的端点。这样的训练，让学生在等同学习，也培养了学生们的团队精神和合作意识。

图2 六棱柱被不同位置平面截切截交线的形状

(3) 小组讨论，上交报告。小组的每个成员在完成相应的工作后，还应该进行交叉学习，相互讨论。最后总结个人和小组的项目“成果”与收获，分别提交项目报告，进行项目答辩。期末考核时，实践环节的评分标准及所占比例如下：①项目完成过程中的表现(40%)，包括动手能力、自主解决问题的能力、合作能力；②上交报告的质量(30%)，包括图文质量、项目总结；③答辩情况(30%)，包括PPT制作、内容丰富、条理清晰、语言流畅。

3.4 教学效果对比

学生们认为此教学模式让他们对这门课程充满了学习兴趣，对新知识充满了期待，每次实践都可以去验证自己的构思，得到很多灵感和新的构思，空间构思能力得到了很大地提高，完成习题作业较轻松。同时学会使用 SolidWorks和AutoCAD软件，可以自己动手设计出个人作品。

同时，实训基地和工厂的参观对所学专业有了一些了解，对大学今后的学习可提前进行规划。

院、校教学督导组等专家认为这样的课堂设计锻炼了学生的实践能力，培养了学生自主学习及创新意识。课堂气氛活跃，学生参与意识强。和专业紧密相连，有助于学生今后的学习与发展。

任课教师通过课堂出勤、课上表现、课后作业和期末考试等方面进行横向和纵向比较发现，基于“一体两翼”的制图课堂学生鲜有缺课、迟到早退、上课睡觉、玩手机等不良现象，学生回答问题积极主动，有自己的观点和思路，这和未改革的课堂形成鲜明对比。98%以上的同学都能按时完成课后作业，并且完成的质量良好。而未改革的班级作业上交率不足 85%，且错误率高，还有抄袭现象。期末时，对不同授课模式的班级采用同一套试卷进行考试，改革班：平均成绩为 86.4分，优秀率为36.3%，不及格率为1.4%；非改革班：平均成绩为71.6分，优秀率为7.5%，不及格率为18.1%。

4 总结和展望

采用以实践能力培养为指导的新的教学方案对学生进行制图课程的讲授，学生的学习主动性和自主性明显提高，课堂气氛活跃，课后作业完成的质量也很好。而且，学生在学习制图课程的同时，还很好地掌握了AutoCAD和SolidWorks等绘图和设计软件。更重要地是学生可以学以致用，积极参与各种创新设计活动，这为他们以后走向工作岗位奠定了一定的基础。

通过后续的追踪，改革班的学生在学习相关的专业课时明显优于其他班的学生。他们普遍表现为实践动手能力强、思维活跃、能自主学习。

为了让大学生在一进入大学就对自己所学专业有所了解，并为了能在大学期间有一个更系统的专业学习，在以后的制图课教学中，积极和专业课老师进行“联盟”，展开“项目驱动”，让学生带着课题去学。这样，到毕业时，学生上交的就不是几张粗糙的图纸和不成熟的方案，而是可以运用于生产实践的真正的科研成果或专利。

[1] 刁维国. 培养学生实践能力的思考与对策[J]. 青海师专学报： 教育科学, 2009, (3)： 60-63.

[2] 郑 瑛. 高校学生能力素质模型构建及其应用研究[D]. 武汉： 武汉大学, 2013.

[3] Devendorf M, Lewis K, Simpson T W, et al. Evaluating the use of digital product repositories to enhance product dissection activities in the classroom [J]. Journal of Computer and Information Science in Engineering, 2009, 9(12)： 1-8.

[4] Graham M, Slocum A, Moreno S R. Teaching high school students and college freshmen product development by deterministic design with PREP [J]. Journal of Mechanical Design, 2007, 129(7)： 677-681.

[5] Kazerounian K, Foley S. Barriers to creativity in engineering education： a study of instructors and students perceptions [J]. Journal of Mechanical Design, 2007, 129(7)： 761 -768.

[6] Clough G W. (2005) Education the engineer of 2020：Adapting engineering education to the new century [R]. National Academy of Engineering, Washington, DC：National Academy Press, 2005.

[7] 毛文武. 美国加州大学圣迭哥分校工程图学课程教学研究[J]. 工程图学学报, 2007, 28(5)： 172-177.

[8] 徐 健, 张承谱, 丁伯慧, 等. 高等工程教育体系中工程图学课程的改革诌议[J]. 工程图学学报, 2011, 32(3)： 86-90.

Research and Practice of Cartography Curriculum Based on＂One Body with Wings＂

Luo Huafeng
(College of Electromechanical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao Shandong 266061, China)

The curriculum system of modern cartography based on the practical ability raise is raised in order that the theory and practice are influenced by each other. The one body conceive with two wings is proposed on the base of the reform of cartography curriculum at home and abroad. The theoretical study is the one body, and computer virtual simulation and field practice are the two wings. The teaching practices have proved that modern cartography curriculum based on the practical ability not only trains students′ practical ability and scientific research ability, but also improves their ability of self-regulated learning and innovation.

modern cartography curriculum; curriculum system; practical ability; self-regulated learning

G 642

A

2095-302X(2015)04-0626-05

2014-09-10；定稿日期：2014-12-13

骆华锋(1976–)，女，重庆人，讲师，硕士。主要研究方向为工程图学、计算机图形学、机械设计及理论等。E-mail：luohuaf@163.com